• 전산구조공학
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• 제7권1호
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• pp.69-81
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• 1994

본 논문은 형상의 비선형성을 고려한 큰 동하중을 받는 낮은 원호아치의 동적해석에 관한 연구이다. 따라서 낮은 원호아치를 대상으로 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하는데 주안점을 둔다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 비선형 동적 운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 개발된 프로그램을 사용하여 만재 방사형 등분포하중을 받는 원호아치를 해석하고, 그 결과를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 또한 여러가지의 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 모형해석을 통해서 큰 동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.39-48
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• 1990

큰 동하중을 받는 낮은 아치는 큰 변형이 발생하므로 선형해석으로는 실제적으로 정확한 해석이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 낮은 원호아치의 동적 비선형 해석방법을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구할 수 있는 프로그램을 개발 하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이때 동적운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형등분포하중을 받는 낮은 원호아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰동하중을 받는 원호아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생가능성이 높아짐을 알았다. 또한 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴 해석을 실시하여 임계좌굴하중을 구하였으며 기왕의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1181-1184
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• 2007

이 논문에서는 단부가 힌지와 회전스프링으로 지지된 원호 아치의 면내 자유진동에 대한 지배 미분방정식을 수치해석하여 대상 구조에 대한 최저차 4개의 고유진동수 및 진동형을 산출하였다. 축변형, 회전관성 및 전단변형 효과를 고려한 지배방정식을 채택하였으며, 해석결과로서 아치 중심각, 세장비 및 단부의 회전스프링상수 변화에 따른 고유진동수 및 진동형의 변화를 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1043-1052
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• 2014

이 연구는 마제형 원호 아치의 면내 저유진동에 관한 연구이다. 마제형 아치의 면내 자유진동을 지배하는 연립 상미분방정식을 곡률중심 및 접선 방향의 변위에 대하여 유도하였다. 특히 지배미분방정식은 반원보다 큰 중심각을 갖는 마제형 아치에 적용하기 위하여 각좌표보다는 곡선거리 좌표에 관한 미분방정식으로 유도하였다. 미분방정식을 수치해석하여 고유진동수와 진동형을 산출하였다. 변수연구를 통하여 회전관성, 세장비, 곡선길이비가 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.87-94
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• 1998

동하중을 받는 낮은 원호아치의 좌굴거동을 지지조건을 달리하여 해석하여 거동상의 차이를 비교, 분석하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며, 동적운동방정식의 해를 구하기 위해 유한요소법을 사용하였다. 동적운동방정식의 시간적분은 Newmark해법을 채택하였고, 각 시간단계에서의 비선형거동에 따른 반복계산은 Newton-Raphson방식을 이용하였다. 아치의 좌굴거동해석에는 Humphreys 등이 사용한 좌굴기준 및 무차원 매개변수를 이용하였다. 단, Humphreys 등과는 달리 비대칭구조물의 좌굴판단시에도 적용할 수 있도록 수평변위를 반영한 처짐비식을 제안하였고, 이를 프로그램화하여 모형해석에 적용하였다. 모형해석을 통하여 낮은 아치의 지지조건에 따른 좌굴해석을 수행하여 양단힌지아치가 양단고정아치보다 좌굴전.후 큰 처짐비를 보여 좌굴강성면에서 상대적으로 불리한 구조라고 판단된다. 그 밖에 같은 형상매개변수를 갖는 아치는 지지조건에 관계없이 같은 하중매개변수를 재하할 경우, 같은 시간매개변수에서 처짐비를 기준으로 같은 거동을 함을 알았다. 따라서 좌굴현상도 같은 하중매개변수에서 나타남을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.43-54
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• 1992

낮은 아치는 동하중 재하시 재료는 탄성범위 내에 있더라도 큰 변형이 발생할 수 있으며, 좌굴 가능성이 높기 때문에 선형해석으로는 정확한 거동을 구명하기 어렵다. 본 연구에서는 이에 따라 낮은 아치의 동적 비선형 해석방법 및 좌굴판단기준을 제시하였으며, 제시된 방법을 토대로 낮은 아치의 동적 비선형 해석을 수행하고 임계좌굴하중을 구하였다. 형상의 비선형성은 Lagrangian 운동좌표를 고려하여 해석하였으며 동적운동방정식을 풀기 위하여 유한요소법을 사용하였다. 이 때, 동적 운동방정식의 시간적분으로 Newmark 해법을 채택하였다. 프로그램은 만재 방사형 등분포하중을 받는 낮은 원호 아치를 해석하여 그 결과치를 다른 연구결과와 비교하여 검증하였다. 모형해석을 통해서는 큰 동하중을 받는 원호 아치는 기하학적 비선형 거동을 고려하여 해석되어야 하며, 아치가 낮아질수록 좌굴발생 가능성이 높아짐을 알았다. 여러가지 형상의 아치에 대한 좌굴해석을 실시하여 임계 좌굴하중을 구하였으며 기존의 연구와 비교하여 정확성을 확인하였다. 원호 아치의 거동을 본 연구에서 사용한 무차원 매개변수를 이용하여 해석한 결과로 부터, 동일한 형상매개변수를 가진 아치들은 실제하중을 하중매개변수로 환산하여 같은 하중매개변수를 재하했을 때 시간매개변수에 따라 처짐비를 기준으로 같은 거동을 함을 알았으며, 좌굴현상도 같은 하중매개변수에서 나타남을 확인하였다. 또한, 포물선형상의 아치와 연직하중이나 집중하중이 재하된 경우의 해석에도 개발된 프로그램이 유용하게 사용될 수 있음을 해석예를 통하여 밝혔다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.1-8
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• 1989

아치가 진동할 때 발생하는 변위에 의한 합응력과 질량을 갖는 아치요소에 발생하는 관성력에 대한 동적 평형방정식을 이용하여 회전관성을 고려한 변단면 원호아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 미분방정식을 1차원으로 변화하는 원형단면을 갖는 양단고정 아치에 적용시키고 시행착오적 고유치문제와 Runge-Kutta method를 이용하여 수치해석하였다. 수치해석 결과로 회전관성이 고유진동수에 미치는 영향을 고찰하고, 고유진동수와 단면비와의 관계, 고유진동수와 세장비와의 관계 및 고유진동수와 중심각과의 관계를 그림에 나타내었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.144-152
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• 2010

This paper deals with free vibrations of the tapered circular arches with constant volume, whose cross sectional shape is the solid regular polygon. Volumes of the objective arches are always held constant regardless shape functions of the cross-sectional depth. The shape functions are chosen as the linear, parabolic and sinusoidal ones. Ordinary differential equations governing free vibrations of such arches are derived and solved numerically for determining the natural frequencies. In the numerical examples, hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end constraints are considered. As the numerical results, the relationships between non-dimensional frequency parameters and various arch parameters such as rise ratio, section ratio, side number, volume ratio and taper type are reported in tables and figures.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.357-364
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• 2008

본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.50-53
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• 2008

The differential equations governing free vibrations of the elastic arches with rectangular hollow section are derived in polar coordinates, in which the effect of rotatory inertia is included. Natural frequencies is computed numerically for circular arches with both clamped ends and both hinged ends. The lowest four natural frequency parameters are reported, with the rotatory inertia, as functions of three non-dimensional system parameters: the breadth ratio, the thickness ratio and the shape ratio.